BR112017003212B1 - CONNECTION DEVICE FOR CONNECTING AN ELEMENT TO A SYSTEM, CIRCUIT FOR SUPPLYING A TURBOMACHINE ELEMENT AND AIRCRAFT TURBOMACHINE WITH FLUID - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um dispositivo de conexão (14) para conexão de um elemento de turbomáquina, tal como um injetor, a um sistema para alimentar um fluido, tal como combustível, o dispositivo de conexão (14) compreendendo vários tubos concêntricos (26, 28, 30) delimitando os condutos (20, 22, 24) para alimentar o elemento, que são curvados em pelo menos uma direção, caracterizado pelo fato de que é produzido de uma única peça compreendendo pelo menos os tubos (26, 28, 30).The present invention relates to a connection device (14) for connecting a turbomachine element, such as an injector, to a system for feeding a fluid, such as fuel, the connection device (14) comprising several concentric tubes (26, 28, 30) delimiting the conduits (20, 22, 24) for feeding the element, which are curved in at least one direction, characterized in that it is produced in a single piece comprising at least the tubes (26, 28, 30).
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para promover a conexão de um elemento de turbomáquina, tal como um injetor de uma turbomáquina de aeronave, com um sistema de alimentação de combustível.[0001] The present invention relates to a device for promoting the connection of a turbomachine element, such as an injector of an aircraft turbomachine, with a fuel supply system.
[0002] A presente invenção refere-se, mais particularmente, a um dispositivo de conexão incluindo vários tubos concêntricos de mesma curvatura.[0002] The present invention relates, more particularly, to a connection device including several concentric tubes of the same curvature.
[0003] Uma turbomáquina de aeronave inclui, em particular, um sistema de alimentação de combustível compreendendo um injetor, cuja finalidade é injetar uma determinada quantidade de combustível na câmara de combustão da turbomáquina. A quantidade de combustível injetada depende das condições operacionais da turbomáquina.[0003] An aircraft turbomachine includes, in particular, a fuel supply system comprising an injector, the purpose of which is to inject a certain amount of fuel into the combustion chamber of the turbomachine. The amount of fuel injected depends on the operating conditions of the turbomachine.
[0004] Um injetor, em particular do tipo aeromecânico, compreende um primeiro fluxo de descarga denominado primário, que é usado durante uma fase de partida da turbomáquina, e um denominado segundo fluxo de descarga denominado secundário, que é usado após a partida da turbomáquina, e pelos quais uma vazão significativa de combustível é proporcionada.[0004] An injector, in particular of the aeromechanical type, comprises a first discharge flow called primary, which is used during a start-up phase of the turbomachine, and a so-called second discharge flow called secondary, which is used after starting the turbomachine , and by which a significant fuel flow is provided.
[0005] O sistema de alimentação proporciona vários diferentes fluxos de combustível para o injetor. Cada um desses diferentes fluxos é associado com e alimenta um fluxo de descarga do injetor, isto é, um fluxo primário alimentando o fluxo de descarga primário e um fluxo secundário alimentando o fluxo de descarga secundário.[0005] The feed system provides several different fuel flows to the injector. Each of these different flows is associated with and feeds an injector discharge flow, i.e. a primary flow feeding the primary discharge flow and a secondary flow feeding the secondary discharge flow.
[0006] Um dispositivo de conexão é disposto entre o injetor e o sistema de alimentação, para conduzir os diferentes fluxos de combustível por espaços restritos.[0006] A connection device is arranged between the injector and the supply system, to conduct the different fuel flows through restricted spaces.
[0007] Em virtude do pequeno espaço disponível para o transporte de fluxos de combustível, o dispositivo de conexão compreende vários tubos concêntricos, que delimitam os vários condutos pelos quais circulam os fluxos de combustível.[0007] Due to the small space available for transporting fuel flows, the connection device comprises several concentric tubes, which delimit the various conduits through which the fuel flows circulate.
[0008] Geralmente, um dispositivo de conexão compreende três tubos que delimitam três condutos concêntricos. Um primeiro conduto central é associado com o fluxo primário, um segundo conduto radialmente intermediário é associado com o fluxo secundário, e um terceiro conduto radialmente externo é associado com um fluxo de combustível, constituindo uma proteção térmica dos fluxos de combustível primário e secundário.[0008] Generally, a connection device comprises three tubes that delimit three concentric conduits. A first central conduit is associated with the primary flow, a second radially intermediate conduit is associated with the secondary flow, and a third radially outer conduit is associated with a fuel flow, constituting a thermal shield for the primary and secondary fuel flows.
[0009] Os tubos do dispositivo de conexão são dobrados, ou curvados, para que tenham acesso ao local do injetor associado, considerando os requisitos de integração na turbomáquina.[0009] The connection device tubes are bent, or curved, so that they have access to the associated injector location, considering the integration requirements in the turbomachine.
[00010] De acordo com um modo de manufatura convencional, os tubos são curvados simultaneamente.[00010] According to a conventional manufacturing method, the tubes are curved simultaneously.
[00011] Para esse fim, molas helicoidais são instaladas entre os tubos, para manter os tubos distantes entre si durante as operações de encurvamento.[00011] For this purpose, helical springs are installed between the tubes, to keep the tubes distant from each other during bending operations.
[00012] No entanto, em consequência dessas operações de encurvamento, a espessura dos tubos não é constante por todo o seu comprimento, há dispersões de manufatura ou mesmo questões de impermeabilidade.[00012] However, as a result of these bending operations, the thickness of the tubes is not constant throughout their length, there are manufacturing dispersions or even impermeability issues.
[00013] A finalidade da invenção é proporcionar um dispositivo de conexão que permite que essas questões sejam resolvidas.[00013] The purpose of the invention is to provide a connection device that allows these issues to be resolved.
[00014] A invenção proporciona um dispositivo para conexão de um elemento a um sistema para alimentar o elemento com um fluido, o dispositivo de conexão incluindo vários tubos concêntricos delimitando condutos para alimentar o elemento, que são curvados ao longo de pelo menos uma direção, caracterizado pelo fato de que é produzido como uma peça única incluindo pelo menos os tubos.[00014] The invention provides a device for connecting an element to a system for feeding the element with a fluid, the connection device including several concentric tubes delimiting conduits for feeding the element, which are curved along at least one direction, characterized by the fact that it is produced as a single piece including at least the tubes.
[00015] De preferência, o dispositivo de conexão inclui pelo menos uma nervura radial se estendendo entre dois tubos adjacentes, que se estende ao longo da curva central dos tubos por todo o comprimento dos ditos tubos adjacentes.[00015] Preferably, the connection device includes at least one radial rib extending between two adjacent tubes, which extends along the central curve of the tubes along the entire length of said adjacent tubes.
[00016] De preferência, cada nervura é produzida como uma peça única com os ditos tubos adjacentes.[00016] Preferably, each rib is produced as a single piece with said adjacent tubes.
[00017] De preferência, o dispositivo de conexão inclui três tubos concêntricos e dois conjuntos de nervuras, as nervuras de um primeiro conjunto de nervuras conectando a superfície externa do tubo radialmente interno com a superfície interna do tubo radialmente intermediário, e as nervuras do segundo conjunto de nervuras conectando a superfície externa do tubo radialmente intermediário à superfície interna do tubo radialmente externo.[00017] Preferably, the connection device includes three concentric tubes and two sets of ribs, the ribs of a first set of ribs connecting the outer surface of the radially inner tube with the inner surface of the radially intermediate tube, and the ribs of the second set of ribs connecting the outer surface of the radially intermediate tube to the inner surface of the radially outer tube.
[00018] De preferência, filetes são formados em cada extremidade radial de cada nervura, na conexão da dita extremidade radial com a parede voltada para um tubo associado.[00018] Preferably, fillets are formed at each radial end of each rib, in the connection of said radial end with the wall facing an associated tube.
[00019] De preferência, o dispositivo de conexão inclui um corpo para conexão dos tubos com um sistema de injeção de fluido, e o dito corpo é produzido como uma peça única com os tubos e as nervuras.[00019] Preferably, the connection device includes a body for connecting the tubes with a fluid injection system, and said body is produced as a single piece with the tubes and the ribs.
[00020] De preferência, o corpo inclui uma placa de fixação, e filetes são formados na conexão entre a superfície externa do tubo radialmente externo e cada superfície da placa.[00020] Preferably, the body includes an attachment plate, and fillets are formed in the connection between the outer surface of the radially outer tube and each surface of the plate.
[00021] De preferência, o dispositivo de conexão é produzido por implementação de um processo de fusão a laser de metal direto.[00021] Preferably, the connecting device is produced by implementing a direct metal laser melting process.
[00022] A invenção também se refere-se a um circuito, para alimentar fluido a um elemento de turbomáquina, tal como um injetor de combustível, a uma câmara de combustão de uma turbomáquina de aeronave, caracterizado pelo fato de que inclui um dispositivo de conexão de acordo com a invenção.[00022] The invention also relates to a circuit for feeding fluid to a turbomachine element, such as a fuel injector, to a combustion chamber of an aircraft turbomachine, characterized in that it includes a connection according to the invention.
[00023] A invenção também refere-se a uma turbomáquina de aeronave, incluindo pelo menos um elemento conectado a um sistema para alimentar o elemento com fluido por um dispositivo de conexão de acordo com a invenção.[00023] The invention also relates to an aircraft turbomachinery, including at least one element connected to a system for feeding the element with fluid by a connection device according to the invention.
[00024] Outras características e vantagens da invenção vão surgir por leitura da descrição detalhada, que é apresentada a seguir para entendimento, cujas figuras em anexo serão referidas, em que: - a Figura 1 é uma representação esquemática em perspectiva de um circuito de alimentação de combustível de um injetor, incluindo um dispositivo de conexão de acordo com a invenção; - a Figura 2 é uma vista em seção transversal radial do dispositivo de conexão, mostrando os diferentes tubos e nervuras radiais; e - a Figura 3 é uma vista em seção transversal axial do dispositivo de conexão, mostrando o corpo do dispositivo de conexão com os tubos.[00024] Other features and advantages of the invention will emerge by reading the detailed description, which is presented below for understanding, whose attached figures will be referred to, in which: - Figure 1 is a schematic representation in perspective of a power supply circuit of fuel from an injector including a connecting device according to the invention; - Figure 2 is a radial cross-sectional view of the connection device, showing the different tubes and radial ribs; and - Figure 3 is an axial cross-sectional view of the connection device, showing the body of the connection device with the tubes.
[00025] Na Figura 1, um circuito 10 é representado para alimentar combustível a um injetor de combustível (não representado) a uma câmara de combustão de uma turbomáquina de aeronave.[00025] In Figure 1, a
[00026] Esse injetor é projetado para ser capaz de injetar seletivamente dois fluxos de combustível distintos. Esses fluxos de combustível são um fluxo primário, que é injetado durante uma fase de partida da turbomáquina que não é muito significativo, e um fluxo secundário mais significativo, que é injetado quando a turbomáquina está em uso.[00026] This injector is designed to be able to selectively inject two different fuel flows. These fuel flows are a primary flow, which is injected during a turbomachine starting phase which is not very significant, and a more significant secondary flow, which is injected when the turbomachine is in use.
[00027] Uma vez que as especificidades de cada um de ambos os fluxos de combustível são diferentes, ambos esses fluxos são consequentemente separados na descarga do injetor, bem como em todo o circuito de alimentação 10.[00027] Since the specifics of each of both fuel flows are different, both these flows are consequently separated in the injector discharge, as well as in the
[00028] O circuito de alimentação 10 também inclui um sistema de alimentação 12, que distribui um único fluxo de combustível, de uma bomba de alta pressão, a vários diferentes fluxos alimentando o injetor, e controla a pressão e a vazão de cada um desses fluxos de combustível.[00028] The
[00029] O sistema de alimentação 12 é conectado ao injetor por um dispositivo de conexão 14.[00029] The
[00030] Esse dispositivo de conexão 14 inclui um corpo 16, que é conectado ao sistema de alimentação 12, e uma tubulação 18, que se estende do corpo 16 para o injetor.[00030] This
[00031] A tubulação 18 é formada para circular os diferentes fluxos de combustível na direção do injetor. Para esse fim, a tubulação 18 é dividida em vários tubos de alimentação concêntricos 20, 22, 24, nesse caso, em número de três como se pode ver mais detalhadamente na Figura 2.[00031] Pipe 18 is formed to circulate the different fuel flows towards the injector. For this purpose, the
[00032] A tubulação 18 inclui um primeiro conduto radialmente interno 20, que é associado com o primeiro fluxo de combustível, um segundo conduto radialmente intermediário 22, que é associado com o segundo fluxo de combustível, e um terceiro conduto radialmente externo 24, que é associado com um fluxo de combustível estagnado agindo como um protetor térmico. Esse fluido estagnado no terceiro conduto 24 objetiva proteger os outros dois fluxos de combustível de calor, e, desse modo, evitar, em particular, os fenômenos de cozimento de combustível dentro do injetor de combustível.[00032] The
[00033] A tubulação 18 consiste de vários tubos concêntricos 26, 28, 30, em um número de três, que delimitam os condutos 20, 22, 24. O primeiro conduto 20 é, desse modo, delimitado pelo tubo radialmente interno 26, o segundo conduto 22 é delimitado pelo tubo radialmente interno 26 e o tubo intermediário 28, e o terceiro conduto 24 é delimitado pelo tubo intermediário 28 e o tubo radialmente externo 30.[00033] The
[00034] Os tubos 26, 28, 30 são conectados ao corpo 16 do dispositivo de conexão 14.[00034] The
[00035] A tubulação 18 é curva para permitir que o dispositivo de conexão seja integrado à turbomáquina, considerando os outros componentes da turbomáquina localizados pertos dela. Consequentemente, os tubos concêntricos 26, 28, 30 são também curvos ao longo de pelo menos uma direção.[00035] Pipe 18 is curved to allow the connection device to be integrated into the turbomachine, considering the other components of the turbomachine located close to it. Consequently, the
[00036] A tubulação 18 também inclui meios para manter os tubos 26, 28, 30 distantes entre si, que consistem de várias nervuras radiais 32.[00036] The
[00037] Cada nervura 32 é curvada do mesmo modo que a tubulação 18, isto é, se estende radialmente ao longo da curva central da tubulação 18 e dos tubos 26, 28, 30, por todo o comprimento dos tubos 26, 28, 30.[00037] Each
[00038] As nervuras 32 são localizadas no segundo conduto 22 e no terceiro conduto 24, formando, desse modo, dois conjuntos de nervuras 32, as nervuras 32 do primeiro conjunto se estendendo no segundo conduto 22, as nervuras 32 do segundo conjunto de nervuras 32 se estendendo no terceiro conduto 24.[00038] The
[00039] Nesse caso, cada conjunto de nervuras inclui quatro nervuras 32 distribuídas a 90 graus. Deve-se entender que um conjunto de nervuras inclui um número diferente de nervuras 32, sem que se afaste da invenção.[00039] In this case, each set of ribs includes four
[00040] Igualmente, as nervuras 32 de ambos os conjuntos de nervuras são dispostos em torno da curva central da tubulação 18, com duas nervuras 32 adjacentes sendo alinhadas.[00040] Likewise, the
[00041] De acordo com a concretização representada nas figuras , as nervuras 32 são todas de mesma espessura. De acordo com uma concretização alternativa, algumas nervuras 32 têm uma diferente espessura daquela das outras nervuras 32, para modificar, localmente, a resistência mecânica na tubulação 18. Consequentemente, a espessura de uma nervura pode variar ao longo da curva central da tubulação 18.[00041] According to the embodiment shown in the figures, the
[00042] Cada extremidade radial de cada nervura 32 compreende um material extra, formando um filete 34 na sua conexão com a face associada de um tubo 26, 28, 30. Esses filetes 34 são tencionados para remover as bordas agudas, que podem fragilizar localmente a conexão entre uma nervura e a parede voltada para um tubo 26, 28, 30.[00042] Each radial end of each
[00043] O corpo 16 do dispositivo de conexão 14 compreende uma parte cilíndrica 36, que é para receber uma parte complementar do sistema de alimentação 12 e que se comunica separadamente com cada um dos condutos 20, 22, 24.[00043] The
[00044] O corpo 16 inclui uma placa 38, para fixar o dispositivo de conexão 14 na turbomáquina. A placa de fixação 38 se estende em torno do tubo radialmente externo 30, e filetes 40 são formados na conexão entre a placa de fixação 38 e o tubo externo 30.[00044] The
[00045] De preferência, todos os tubos 26, 28, 30 são feitos de uma única peça de um mesmo material.[00045] Preferably, all
[00046] De acordo com outro aspecto do dispositivo de conexão 14, as nervuras 32 são feitas em uma única peça com os tubos 26, 28, 30.[00046] According to another aspect of the
[00047] De acordo com mais outro aspecto do dispositivo de conexão 14, o corpo 16 do dispositivo de conexão é produzido como uma peça única com os tubos 26, 28, 30 e as nervuras 32.[00047] According to yet another aspect of the
[00048] Desse modo, de acordo com uma concretização preferida da invenção, todo o dispositivo de conexão 14 é feito como uma peça única.[00048] Thus, according to a preferred embodiment of the invention, the
[00049] De acordo com uma concretização preferida, o dispositivo de conexão 14 é feito por implementação de um denominado processo de fusão a laser de metal direto. Esse processo consiste em distribuir uma camada uniforme de pó metálico por meio de um dispositivo de recobrimento, e depois fusão da camada em determinados locais correspondentes a uma seção do dispositivo de conexão, em uma atmosfera inerte altamente controlada. Essas operações são repetidas várias vezes até obtenção do dispositivo de conexão 14. Uma vez terminado, o dispositivo de conexão 14 é removido do leito de pó e submetido a um tratamento térmico e um acabamento.[00049] According to a preferred embodiment, the
[00050] Desse modo, o dispositivo de conexão 14 não sofre qualquer etapa de moldagem, que seria de implementação complexa e com risco de o fragilizar localmente.[00050] In this way, the
[00051] Todas as partes do dispositivo de conexão 14 são feitas de um único material, que é, por exemplo, uma liga de cobalto - cromo - molibdênio, ou uma liga conhecida como Inconel 718.[00051] All parts of the
[00052] Essa concretização do dispositivo de conexão 14 apresenta a vantagem adicional de que nenhum meio de impermeabilização é necessário entre os diferentes tubos 26, 28, 30 e o corpo 16 do dispositivo de conexão, desse modo, reduzindo os riscos de vazamentos de combustível ou de comunicação eventual de dois condutos 20, 22, 24.[00052] This embodiment of the
[00053] Desse modo, a resistência do dispositivo de conexão 14 é aperfeiçoada, uma vez que é possível adaptar a espessura de um tubo 26, 28, 30 ou de uma nervura em função das tensões que sofre.[00053] In this way, the resistance of the
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